KR20120121408A

KR20120121408A - 고강도 티탄 구리판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20120121408A
Application number: KR1020127024358A
Authority: KR
Inventors: 다카아키 하타노; 마사유키 나가노
Original assignee: 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2011-03-10
Publication date: 2012-11-05
Also published as: JP2011202218A; WO2011118400A1; CN102822362A; JP4761586B1; TW201137134A; KR101415438B1; TWI421354B

Abstract

본 발명은 강도, 도전율 및 굽힘 가공성이 우수한 티탄 구리판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. 고강도 티탄 구리판은 2.5 ? 4.0 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지고, 인장 강도가 950 ㎫ 이상이고, 0.2 ％ 내력이 인장 강도의 0.9 배 이상이며, 굽힘 축이 압연 방향과 평행해지도록 W 굽힘 시험을 실시했을 때, 균열이 발생하지 않는 최소 굽힘 반경 (MBR) 과 판두께 (t) 의 비 (MBR/t) 가 1.0 이하이다.

Description

고강도 티탄 구리판 및 그 제조 방법 {HIGH-STRENGTH COPPER TITANIUM PLATE AND PRODUCTION METHOD THEREFOR}

본 발명은 티탄 구리판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 커넥터, 단자, 릴레이, 스위치 등의 도전성 스프링재에 바람직하게 사용되는 티탄 구리판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

전자 기기의 각종 단자, 커넥터, 릴레이, 스위치 등의 전기 전도성 및 스프링성이 필요한 재료로서, 제조 비용을 중시하는 경우에는 저렴한 황동이 사용되고, 스프링성이 중시되는 경우에는 인청동이 사용되고, 스프링성 및 내식성이 중시되는 경우에는 양은이 사용되어 왔다. 그러나, 최근, 전자 기기류 및 그 부품의 경량화, 박육화 및 소형화에 수반하여, 이들 재료로는 강도를 충분히 향상시키는 것이 어렵기 때문에, 티탄 구리 등의 이른바 고급 스프링의 수요가 증대되고 있다.

JIS 합금 번호 C1990 으로 규정되는 티탄 구리는, 용체화 처리 후에 냉간 압연을 실시하고, 이어서 시효 처리를 실시함으로써 제조된다. 용체화 처리에서는, 주조나 열간 압연할 때 생성된 조대 (粗大) 한 Cu-Ti 화합물을 Cu 모지에 고용시킴과 동시에 Cu 모지를 재결정시켜, 재결정립의 결정립경을 조정한다. 시효 처리에 있어서는 Cu₃Ti 또는 Cu₄Ti 의 미세 입자를 석출시키고, 이들 미세 입자가 인장 강도, 내력, 스프링 한계값 등의 강도 특성의 향상에 기여한다.

그리고, 전자 기기류 및 그 부품의 경량화 등이 더욱 진행되고, 재료의 고강도화의 요구는 한층 엄격해지고 있기 때문에, 티탄 구리의 제조 프로세스의 개량이 진행되고 있다. 예를 들어, 티탄 구리의 용체화 처리, 냉간 압연, 시효 처리 후에 추가로 냉간 압연함으로써, 고인장 강도 및 고내력을 가짐과 함께 굽힘 가공성을 향상시키는 기술이 보고되어 있다 (특허문헌 1).

일본 공개특허공보 2004?91871호

그러나, 본 발명자들이 검토한 결과, 특허문헌 1 에 기재된 티탄 구리의 경우, 강도는 높지만, 굽힘성의 개선이 충분하다고는 할 수 없는 것이 판명되었다.

이와 같이, 강도 및 굽힘 가공성을 함께 개선시키고, 소형 커넥터에 적합한 티탄 구리는 여전히 개발되지 않았다.

즉, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 강도 및 굽힘 가공성이 우수한 고강도 티탄 구리판 및 그 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.

본 발명자들은 여러 가지 검토한 결과, 용체화 처리 후에 시효, 냉간 압연을 순차 실시하여 강도를 향상시킴과 함께, 조대한 제 2 상 입자를 감소시킴으로써, 우수한 강도 및 굽힘 가공성이 얻어지는 것을 알아내었다.

즉 본 발명은, 본 발명의 고강도 티탄 구리판은, 2.5 ? 4.0 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지고, 인장 강도가 950 ㎫ 이상이고, 0.2 ％ 내력이 인장 강도의 0.9 배 이상이며, 굽힘 축이 압연 방향과 평행해지도록 W 굽힘 시험을 실시했을 때, 균열이 발생하지 않는 최소 굽힘 반경 (MBR) 과 판두께 (t) 의 비 (MBR/t) 가 1.0 이하이다.

압연 방향 및 두께 방향으로 평행한 단면의 금속 조직을 관찰했을 때, 평균 결정립경이 3 ? 15 ㎛ 이고, 결정립의 애스펙트비가 1.1 ? 2.0 이고, 또한 압연면의 금속 조직을 관찰했을 때, 직경이 1 ㎛ 를 초과하는 제 2 상 입자의 면적률이 0 ? 0.2 ％ 인 것이 바람직하다.

(MBR/t) 가 0.5 이하이고, 압연 방향 및 두께 방향으로 평행한 단면의 금속 조직을 관찰했을 때, 결정립의 애스펙트비가 1.2 ? 1.6 이고, 또한 압연면의 금속 조직을 관찰했을 때, 직경이 1 ㎛ 를 초과하는 제 2 상 입자의 면적률이 0 ? 0.16 ％ 인 것이 바람직하다.

Ag, B, Co, Cr, Fe, Mg, Mn, Mo, Nb, Ni, P, Si, V 및 Zr 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 0 ? 0.5 질량％ 함유하는 것이 바람직하다.

판두께가 0.15 ㎜ 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 고강도 티탄 구리판의 제조 방법은, 상기 고강도 티탄 구리판의 제조 방법으로서, 2.5 ? 4.0 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 주괴를 열간 압연, 냉간 압연, 용체화 처리, 시효 처리, 가공도 8 ? 25 ％ 에서의 시효 후 냉간 압연의 순서로 실시한다.

상기 용체화 처리를 920 ? 1050 ℃ 에서 5 ? 50 초간 실시하고, 상기 시효 처리를 380 ? 480 ℃ 에서 3 ? 20 시간 실시하는 것이 바람직하다.

상기 시효 후 냉간 압연 후에, 200 ? 700 ℃ 에서 0.5 ? 15 시간, 또는 300 ? 600 ℃ 에서 10 ? 1000 초간의 변형 제거 어닐링을 실시하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 강도 및 굽힘 가공성이 우수한 고강도 티탄 구리판이 얻어진다.

도 1 은 압연 방향 및 두께 방향으로 평행한 단면을 나타내는 모식도이다.
도 2 는 본 발명의 고강도 티탄 구리판의 압연면을 전해 연마한 후의 금속 조직의 2 차 전자 이미지를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 관련된 고강도 티탄 구리판 및 그 제조 방법에 대해 설명한다. 또한, 본 발명에 있어서 ％ 란, 특별히 언급하지 않는 한 질량％ 를 나타내는 것으로 한다.

커넥터 등의 전자 부품에서는, 굽힘의 탄성 변형을 구리 합금조에 부여함으로써, 전기 접점에 있어서의 접압을 얻고 있다. 굽힘에 의해 구리 합금 내부에 발생하는 응력이, 구리 합금의 내력을 초과하면, 구리 합금에 소성 변형 (처짐) 이 발생하여 접압이 저하된다. 따라서, 재료의 내력이 높을수록, 보다 높은 접압, 즉 스프링성이 얻어진다. 한편, 재료의 인장 강도가 높아질수록, 굽힘 가공성이 저하된다. 따라서, 동일한 인장 강도로, 보다 높은 내력 (인장 강도의 0.9 배 이상) 을 달성하는 것이 필요해진다. 또한, 커넥터에 요구되는 재료의 스프링 강도는, 인장 강도보다 내력의 높이에 따라 향상된다.

이러한 점에서, 본 발명자들은, 티탄 구리판의 결정립의 크기, 형태, 및 제 2 상 입자 (Cu-Ti 계 화합물) 의 상태와, 강도 및 굽힘 가공성의 관계를 예의 조사하였다. 그 결과, 용체화 처리 후에 시효, 냉간 압연을 순차 실시하여 강도를 향상시킴과 함께, 조대한 제 2 상 입자를 감소시킴으로써, 높은 강도 및 굽힘 가공성이 얻어지는 것을 알아내었다.

구체적으로는, 이하의 조성 및 그 밖의 규정에 의해, 본 발명의 고강도 티탄 구리판은, 인장 강도가 950 ㎫ 이상이고, 0.2 ％ 내력이 인장 강도의 0.9 배 이상이며, 굽힘 축이 압연 방향과 평행해지도록 W 굽힘 시험을 실시했을 때, 균열이 발생하지 않는 최소 굽힘 반경 (MBR) 과 판두께 (t) 의 비 (MBR/t) 가 1.0 이하라는 특성을 갖는다. 이로써, 예를 들어 소형 전자 부품에 요구되는 스프링성 및 굽힘 가공성을 향상시킬 수 있다.

바람직하게는, 인장 강도가 1000 ㎫ 이상이고, (MBR/t) 가 0.5 이하이며, 더욱 바람직하게는 (MBR/t) 가 0.2 이하이다.

다음으로, 본 발명의 고강도 티탄 구리판의 조성 및 그 밖의 규정에 대해 설명한다.

(1) 조성

Ti 농도를 2.5 ? 4.0 질량％ 로 한다. 티탄 구리는, 용체화 처리에 의해 Cu 매트릭스 중에 Ti 를 고용시키고, 시효 처리에 의해 미세한 석출물을 합금 중에 분산시킴으로써, 강도 및 도전율을 향상시킨다.

Ti 농도가 2.5 질량％ 미만이 되면, 석출물의 석출이 불충분해져 950 ㎫ 이상의 인장 강도가 얻어지지 않는다. 한편, Ti 농도가 4.0 질량％ 를 초과하면, 굽힘 가공성이 열화되어, (MBR/t) 가 1.0 을 초과한다.

Ti 농도를 2.9 ? 3.4 질량％ 로 하면, 인장 강도 950 ㎫ 이상이고, (MBR/t) 가 1.0 이하인 특성이 안정적으로 얻어지므로 바람직하다.

또한 Ag, B, Co, Cr, Fe, Mg, Mn, Mo, Nb, Ni, P, Si, V 및 Zr 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 0 ? 0.5 질량％ 함유시킴으로써, 인장 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 이들 원소의 합계 함유량이 0, 요컨대, 이들 원소를 포함하지 않아도 된다. 한편, 이들 원소의 합계 함유량이 0.5 질량％ 를 초과하면, 굽힘 가공성이 열화되어, (MBR/t) 가 1.0 을 초과하는 경우가 있다.

보다 바람직하게는, 상기 원소의 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 0.05 ? 0.4 질량％ 함유시킨다.

(2) 판두께

본 발명의 고강도 티탄 구리판의 판두께가 0.15 ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 본 발명의 고강도 티탄 구리판은 두께가 얇아질수록 굽힘성이 향상되어, (MBR/t) 의 값이 작아지는 경향이 있고, 두께가 0.15 ㎜ 이하가 되면, (MBR/t) 를 1.0 이하로 달성하기 쉬워지기 때문이다. 보다 바람직한 판두께는 0.05 ? 0.12 ㎜ 이다.

(3) 결정립 및 조직

상기 서술한 특성을 달성하기 위해, 압연 방향 및 두께 방향으로 평행한 단면의 금속 조직을 관찰했을 때, 평균 결정립경이 3 ? 15 ㎛ 이고, 결정립의 애스펙트비가 1.1 ? 2.0 이고, 또한 압연면의 금속 조직을 관찰했을 때, 직경이 1 ㎛ 를 초과하는 제 2 상 입자의 면적률이 0 ? 0.2 ％ 인 것이 바람직하다.

여기서, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 압연 방향 (R) 및 두께 방향 (T) 에 평행한 단면은 부합 S 로 나타낸다. 또, 평균 결정립경은 이하와 같이 하여 정한다. 먼저, 단면 (S) 의 조직 사진에 있어서, 두께 방향 (T) 에 직선을 임의로 3 개 긋고, 직선에 의해 절단되는 결정립의 개수를 구하여 직선의 길이를 결정립의 개수로 나눈 값을 a 로 한다. 동일하게, 압연 방향 (L) 에 직선을 임의로 3 개 긋고, 직선에 의해 절단되는 결정립의 개수를 구하여 직선의 길이를 결정립의 개수로 나눈 값을 b 로 한다. 그리고, (a＋b)/2 의 값을 평균 결정립경으로 한다. 또, b/a 의 값을 결정립의 애스펙트비로 한다.

또, 제 2 상 입자는, 압연면을 전해 연마한 후의 금속 조직의 2 차 전자 이미지를 관찰했을 때, 매트릭스와 상이한 색조 (요컨대, 매트릭스와 상이한 조성) 인 부분을 말한다. 이 부분은, 전해 연마로 용해되지 않고 잔존한 부분으로, Cu₃Ti 나 Cu₄Ti 등의 Cu-Ti 계의 제 2 상 입자를 나타내고, 이 부분이 직경 1 ㎛ 이상인 것은 굽힘 가공성을 열화시킨다.

직경이 1 ㎛ 이상인 제 2 상 입자의 면적률은, 상기 2 차 전자 이미지를 화상 해석하여, 매트릭스와 상이한 색조 영역의 각각에 대해 그 영역을 포함하는 최소원의 직경을 구하고, 그것을 제 2 상 입자의 직경으로 한다. 그리고 직경 1 ㎛ 이상의 제 2 상 입자의 합계 면적을 관찰 시야의 총 면적으로 나눈 값을 면적률로 한다.

도 2 는, 본 발명예 2 의 고강도 티탄 구리판의 압연면을 전해 연마한 후의 금속 조직의 실제 2 차 전자 이미지의 예이다.

평균 결정립경이 3 ㎛ 미만인 것은, 용체화 처리가 불충분하기 때문에, 국소적으로 미재결정립이 잔존하거나, 조대한 제 2 상 입자가 잔존하기 때문에, 굽힘 가공성이 열화되어, (MBR/t) 가 1.0 을 초과하는 경우가 있다. 평균 결정립경이 15 ㎛ 를 초과하면, 강도에 기여하는 입계가 감소하여, 인장 강도가 950 ㎫ 미만이 되는 경우가 있다. 950 ㎫ 이상의 인장 강도 및 (MBR/t)≤0.5 가 안정적으로 얻어지기 때문에 결정립경을 3 ? 12 ㎛ 로 하면 보다 바람직하다.

또, 결정립의 애스펙트비는 재료의 가공도를 나타내고, 애스펙트비가 높을수록 가공도도 높다. 따라서, 결정립의 애스펙트비가 1.1 미만이면, 인장 강도가 950 ㎫ 미만이 되는 경우가 있다. 한편, 결정립의 애스펙트비가 2.0 을 초과하면, 가공이 과도해져 굽힘 가공성이 열화되고, (MBR/t) 가 1.0 을 초과하는 경우가 있다. 950 ㎫ 이상의 인장 강도 및 (MBR/t)≤1.0 이 안정적으로 얻어지기 때문에, 결정립의 애스펙트비를 1.2 ? 1.6 으로 하면 보다 바람직하다.

또, 직경이 1 ㎛ 를 초과하는 제 2 상 입자의 면적률이 0.2 ％ 를 초과하면, 조대한 제 2 상 입자가 조직 중에 존재하기 때문에, 굽힘 가공성이 열화되어, (MBR/t) 가 1.0 을 초과하는 경우가 있다.

(MBR/t)≤1.0 이 안정적으로 얻어지기 때문에, 직경이 1 ㎛ 를 초과하는 제 2 상 입자의 면적률이 0.16 ％ 이하이면 보다 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 고강도 티탄 구리판의 제조 방법에 대해 설명한다.

본 발명의 고강도 티탄 구리판의 제조 방법은, 2.5 ? 4.0 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 주괴를 열간 압연, 냉간 압연, 용체화 처리, 시효 처리, 가공도 8 ? 25 ％ 에서의 시효 후 냉간 압연의 순서로 실시한다.

또한, 본 발명에서는, 용체화 처리와 시효 처리 사이에 냉간 압연을 실시하지 않는다. 이 냉간 압연을 실시하면, 인장 강도는 약간 증가되지만, 굽힘 가공성이 열화되기 때문이다.

주괴는, 상기 조성의 재료를 용해 및 주조하고, 예를 들어 두께 100 ? 300 ㎜ 의 잉곳으로 하여 제조할 수 있다. 티탄의 산화 손모를 방지하기 위해, 용해 및 주조를 진공 중 또는 불활성 가스 분위기 중에서 실시하는 것이 바람직하다. 다음으로, 주괴를 예를 들어 850 ? 1000 ℃ 에서 3 ? 24 시간 정도 가열하고, 3 ? 30 ㎜ 의 두께까지 열간 압연을 실시할 수 있다.

용체화 처리는 연속 어닐링로를 사용하여 실시하는 것이 바람직하다. 용체화 처리를 920 ? 1050 ℃ 에서 5 ? 50 초간 실시하면, 상기 서술한 평균 결정립경을 3 ? 15 ㎛ 로 조정할 수 있다. 여기서, 용체화 처리 후에 시효 후 냉간 압연을 해도 평균 결정립경은 거의 변화되지 않기 때문에, 용체화 처리 직후의 평균 결정립경이 3 ? 15 ㎛ 가 되도록 용체화 처리 조건을 조정하면 된다. 또한, 시효 후 냉간 압연을 하면, 용체화 처리 직후에 비하여 결정립의 애스펙트비는 변화된다.

용체화 처리 온도가 920 ℃ 미만 또는 용체화 처리 시간이 5 초 미만인 경우, 용체화 처리가 불충분하고, 부분적으로 미재결정립이 잔존하기 때문에, 평균 결정립경을 3 ㎛ 이상으로 조정하는 것이 곤란해지고, 또 직경이 1 ㎛ 를 초과하는 제 2 상 입자의 면적률을 0.2 ％ 이하로 조정하는 것이 곤란해지는 경향이 있다. 그 결과, 얻어진 고강도 티탄 구리판의 굽힘 가공성이 열화되어, (MBR/t) 가 1.0 을 초과하는 경우가 있다. 한편, 용체화 처리 온도가 1050 ℃ 를 초과하거나, 또는 용체화 처리 시간이 50 초를 초과하는 경우, 용체화 처리가 과도해져 결정이 지나치게 성장하여, 평균 결정립경을 15 ㎛ 이하로 조정하는 것이 곤란해지는 경향이 있다.

용체화 처리에 앞서, 복수 회의 예비 용체화 처리를 실시해도 된다. 예비 용체화 처리 조건은, 특별히 한정되지 않는다. 복수 회의 예비 용체화 처리를 실시하는 경우, 각 용체화 처리 사이에 냉간 압연을 실시하면 된다.

시효 처리는 배치 어닐링로를 사용하여 실시하는 것이 바람직하다. 시효 처리를 380 ? 480 ℃ 에서 3 ? 20 시간 실시하는 것이 바람직하다. 시효 처리 온도가 380 ℃ 미만 또는 시효 처리가 3 시간 미만인 경우, 시효 부족에 의해 충분한 석출물 (강도 향상에 기여하는 Cu₃Ti 또는 Cu₄Ti 의 미세 입자) 이 생성되지 않고, 950 ㎫ 이상의 인장 강도를 달성하는 것이 곤란해지는 경향이 있다. 한편, 시효 처리 온도가 480 ℃ 를 초과하거나, 또는 시효 처리가 20 시간을 초과하는 경우, 과시효에 의해 석출물이 조대화되고, 인장 강도가 950 ㎫ 미만이 됨과 함께, (MBR/t) 가 1.0 을 초과하는 경우가 있다.

시효 후 냉간 압연의 가공도는 8 ? 25 ％ 로 한다. 가공도가 8 ％ 미만이면, 인장 강도가 950 ㎫ 미만이 됨과 함께, 0.2 ％ 내력이 인장 강도의 0.9 배 이상에 도달하지 않는다. 한편, 가공도가 25 ％ 를 초과하면, 굽힘 가공성이 뒤떨어져, (MBR/t) 가 1.0 을 초과한다.

950 ㎫ 이상의 인장 강도, 및 (MBR/t)≤1.0 이 안정적으로 얻어지고, 0.2 ％ 내력이 인장 강도의 0.9 배 이상에 안정적으로 도달하기 때문에, 가공도를 10 ? 20 ％ 로 하면 보다 바람직하다.

스프링 한계값의 개선을 도모하기 위해, 시효 후 냉간 압연 후에 변형 제거 어닐링을 실시해도 된다. 변형 제거 어닐링은 배치 어닐링로 또는 연속 어닐링로를 사용하여 실시할 수 있다. 배치 어닐링로에서는, 200 ? 700 ℃ 의 가열로 중에 재료를 0.5 ? 15 시간 유지한다. 배치 어닐링로의 온도가 200 ℃ 미만 또는 유지 시간이 0.5 시간 미만인 경우, 스프링 한계값을 충분히 개선하는 것이 어렵다. 배치 어닐링로의 온도가 700 ℃ 를 초과하거나, 또는 유지 시간이 15 시간을 초과하는 경우, 인장 강도가 저하된다.

한편, 연속 어닐링로에서는, 300 ? 600 ℃ 의 가열로 중에 재료를 10 ? 1000 초간 유지한다. 연속 어닐링로의 온도가 300 ℃ 미만 또는 유지 시간이 10 초 미만인 경우, 스프링 한계값을 충분히 개선하는 것이 어렵다. 연속 어닐링로의 온도가 600 ℃ 를 초과하거나, 또는 유지 시간이 1000 초를 초과하는 경우, 인장 강도가 저하된다.

또한, 상기 각 공정 사이에 적절히, 표면의 산화 스케일 제거를 위한 연삭, 연마, 숏 블라스트 산세 등의 공정을 실시할 수도 있다.

실시예

이하에 본 발명의 실시예를 비교예와 함께 나타내는데, 이들 실시예는 본 발명 및 그 이점을 보다 잘 이해하기 위해서 제공하는 것으로, 발명이 한정되는 것을 의도하는 것은 아니다.

진공 용해로에서 전기 구리를 용해하고, 표 1, 표 2 에 나타내는 비율로 Ti 및 그 밖의 원소 (표 1, 표 2 의 부성분) 를 첨가하였다. 이 용탕을 주조하고, 두께 150 ㎜, 폭 600 ㎜, 길이 6000 ㎜ 의 직방체의 잉곳을 얻었다. 이 잉곳을 950 ℃ 에서 3 시간 가열하고, 열간 압연에 의해 두께 10 ㎜ 의 열연판으로 하였다. 면삭에 의한 스케일 제거 후, 중간 냉간 압연, 용체화 처리, 시효 및 시효 후 냉간 압연의 순서로 가공하고, 표 1, 표 2 에 나타내는 두께의 판시료를 얻었다.

일부 시료에서는, 시효 후 냉간 압연 후에, 배치 어닐링로에서 300 ℃, 3 시간 또는 연속 어닐링로에서 500 ℃, 10 초간의 변형 제거 어닐링을 실시하였다.

시효 후 냉간 압연 후 (변형 제거 어닐링을 실시한 것에서는 변형 제거 어닐링 후) 의 시료에 대해, 이하의 특성 평가를 실시하였다.

(인장 강도, 0.2 ％ 내력)

인장 방향이 압연 방향과 평행해지도록, 프레스기를 사용하여 JIS13B 호 시험편을 제조하였다. JIS-Z2241 에 따라 이 시험편의 인장 시험을 실시하여, 압연 평행 방향의 인장 강도 및 0.2 ％ 내력을 측정하였다.

(굽힘 가공성)

JIS-H3130 에 따라, Badway (굽힘 축이 압연 방향과 동일 방향) 의 W 굽힘 시험을 실시하여, 균열이 발생하지 않는 최소 반경 (MBR) 과 판두께 (t) 의 비인 (MBR/t) 값을 측정하였다. 시료의 폭은 10 ㎜ 로 하였다.

(스프링 한계값)

JIS-H3130 에 규정되어 있는 모멘트식 시험에 의해 압연 방향과 평행한 방향의 스프링 한계값을 측정하였다.

(평균 결정립경 및 애스펙트비)

시료의 압연 방향과 평행한 단면 (도 1 의 S) 을 기계 연마에 의해 경면으로 마무리한 후, 물 (100 ㎖)-FeCl₃ (5 g)-HCl (10 ㎖) 수용액을 사용한 에칭에 의해 결정립계를 드러나게 하고, 광학 현미경을 사용하여 조직 사진을 촬영하였다. 조직 사진 상에서, 두께 방향 (T) 에 직선을 임의로 3 개 긋고, 직선에 의해 절단되는 결정립의 개수를 구하여 직선의 길이를 결정립의 개수로 나눈 값을 a 로 하였다. 동일하게, 압연 방향 (L) 에 직선을 임의로 3 개 긋고, 직선에 의해 절단되는 결정립의 개수를 구하여 직선의 길이를 결정립의 개수로 나눈 값을 b 로 하였다. 그리고, (a＋b)/2 의 값을 평균 결정립경으로 한다. 또, b/a 의 값을 결정립의 애스펙트비로 하였다.

(제 2 상 입자)

시료의 압연면을 전해 연마 (전해액：물 (250 ㎖)＋인산 (125 ㎖)＋우레아 (2.5 g)＋에탄올 (125 ㎖)＋프로판올 (25 ㎖), 12A, 1 분간) 한 후, 전계 방출형 주사 전자 현미경 (FE-SEM ; 닛폰 FEI 사 제조의 형번 XL30SFEG) 을 사용하여, 750 배의 배율로 0.017 ㎟ 시야의 2 차 전자 이미지를 시야를 바꾸어 12 지점 관찰하였다. 그 후, 화상 해석 장치를 사용하여, 관찰 시야의 농담의 명도를 임계값 60 으로 2 치화 후, 매트릭스와 색조가 상이한 영역의 각각에 대해 그 영역을 포함하는 최소원의 직경을 구하고, 그것을 제 2 상 입자의 직경으로 하였다. 그리고 직경 1 ㎛ 이상의 제 2 상 입자의 합계 면적을, 관찰 시야의 총 면적으로 나눈 값을 면적률로 하였다.

얻어진 결과를 표 1 ? 표 4 에 나타낸다.

표 1 ? 표 4 로부터 명백한 바와 같이, 발명예 1 ? 26 의 경우, 인장 강도가 950 ㎫ 이상이고, 0.2 ％ 내력이 인장 강도의 0.9 배 이상, (MBR/t) 가 1.0 이하가 되어, 강도와 굽힘 가공성이 모두 우수하였다.

특히 발명예 2 ? 7, 12, 14, 20, 24 ? 26 은 인장 강도가 1000 ㎫ 이상, 0.2 ％ 내력이 인장 강도의 0.9 배 이상, (MBR/t) 가 0.5 이하가 되어, 강도와 굽힘 가공성이 모두 우수하였다.

Ti 농도가 2.5 ％ 미만인 비교예 1 의 경우, 인장 강도가 950 ㎫ 미만이 되었다. 한편, Ti 농도가 4.0 ％ 를 초과한 비교예 2 의 경우, 굽힘 가공성이 저하되어, (MBR/t) 가 1.0 을 초과하였다.

판두께가 0.15 ㎜ 초과인 비교예 3 의 경우, 굽힘 가공성이 저하되어, (MBR/t) 가 1.0 을 초과하였다.

시효 후 냉간 압연의 가공도가 8 ％ 미만인 비교예 4 의 경우, 결정립의 애스펙트비가 1.1 미만이 되어, 인장 강도가 950 ㎫ 미만으로 저하되고, 0.2 ％ 내력이 인장 강도의 0.9 배 미만이 되었다. 한편, 시효 후 냉간 압연의 가공도가 25 ％ 를 초과한 비교예 5 의 경우, 애스펙트비가 2.0 을 초과하여 굽힘 가공성이 저하되고, (MBR/t) 가 1.0 을 초과하였다.

용체화 처리 온도가 920 ℃ 미만인 비교예 6 의 경우, 결정립경이 3 ㎛ 미만이고, 직경 1 ㎛ 를 초과하는 제 2 상 입자의 면적률이 0.2 ％ 를 초과하여 굽힘 가공성이 저하되고, (MBR/t) 가 1.0 을 초과하였다. 한편, 용체화 처리 시간이 50 초를 초과한 비교예 7 의 경우, 결정립경이 15 ㎛ 를 초과하여 인장 강도가 950 ㎫ 미만으로 저하되었다.

판두께가 0.15 ㎜ 를 초과함과 함께, 용체화 처리 온도가 920 ℃ 미만이고, 시효 후 냉간 압연의 가공도가 25 ％ 를 초과한 비교예 8 의 경우, 직경 1 ㎛ 를 초과하는 제 2 상 입자의 면적률이 0.2 ％ 를 초과하고, 애스펙트비가 2.0 을 초과하였다. 그 때문에 굽힘 가공성이 저하되어, (MBR/t) 가 1.0 을 초과하였다.

시효 처리 온도가 380 ℃ 미만인 비교예 9 의 경우, 인장 강도가 950 ㎫ 미만으로 저하되었다. 한편, 시효 처리 온도가 480 ℃ 를 초과한 비교예 10 의 경우, 인장 강도가 950 ㎫ 미만으로 저하됨과 함께, 굽힘 가공성이 저하되어, (MBR/t) 가 1.0 을 초과하였다.

시효 후 냉간 압연에 더하여, 용체화 처리와 시효 처리 사이에 가공도 20 ％ 의 시효 전 냉간 압연을 실시한 비교예 11 의 경우, 굽힘 가공성이 저하되어, (MBR/t) 가 1.0 을 초과하였다. 또한, 비교예 11 은 시효 전 냉간 압연을 실시한 것 이외에는 발명예 2 와 동일한 조건에서 제조된 것으로, 인장 강도가 약간 (20 ㎫) 증가되었는데, 굽힘 가공성의 저하를 일으킨 것을 알 수 있다.

시효 후 냉간 압연에 더하여, 용체화 처리와 시효 처리 사이에 가공도 11.2 ％ 의 시효 전 냉간 압연을 실시한 비교예 12 의 경우에도, 굽힘 가공성이 저하되어, (MBR/t) 가 1.0 을 초과하였다. 또한, 비교예 12 는 시효 전 냉간 압연을 실시한 것 이외에는 발명예 11 과 동일한 조건에서 제조된 것으로, 인장 강도가 약간 (11 ㎫) 증가되었는데, 굽힘 가공성의 저하를 일으킨 것을 알 수 있다.

또, 비교예 12 의 총 가공도 ({(용체화 처리시의 판두께)?(최종 판두께)}/(용체화 처리시의 판두께×100)) 는 20 ％ 이며, 총 가공도가 동일한 발명예 12 와 비교해도 굽힘 가공성이 열화된 것을 알 수 있다.

또한, 비교예 11 및 12 는, 시효 전 냉간 압연을 실시했기 때문에 시효 처리시에 석출물의 조대화를 촉진시켜, 직경 1 ㎛ 를 초과하는 제 2 상 입자의 면적률이 0.2 ％ 를 초과하여 굽힘 가공성이 열화되었다고 생각된다.

Claims

2.5 ? 4.0 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지고, 인장 강도가 950 ㎫ 이상이고, 0.2 ％ 내력이 인장 강도의 0.9 배 이상이며, 굽힘 축이 압연 방향과 평행해지도록 W 굽힘 시험을 실시했을 때, 균열이 발생하지 않는 최소 굽힘 반경 (MBR) 과 판두께 (t) 의 비 (MBR/t) 가 0.5 이하이며,
압연 방향 및 두께 방향으로 평행한 단면의 금속 조직을 관찰했을 때, 결정립의 애스펙트비가 1.2 ? 1.6 이고,
또한 압연면의 금속 조직을 관찰했을 때, 직경이 1 ㎛ 를 초과하는 제 2 상 입자의 면적률이 0 ? 0.16 ％ 인 고강도 티탄 구리판.
제 1 항에 있어서,
압연 방향 및 두께 방향으로 평행한 단면의 금속 조직을 관찰했을 때, 평균 결정립경이 3 ? 15 ㎛ 인 고강도 티탄 구리판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
Ag, B, Co, Cr, Fe, Mg, Mn, Mo, Nb, Ni, P, Si, V 및 Zr 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 0 ? 0.5 질량％ 함유하는 고강도 티탄 구리판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
판두께가 0.15 ㎜ 이하인 고강도 티탄 구리판.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 고강도 티탄 구리판의 제조 방법으로서,
2.5 ? 4.0 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 필요에 따라 Ag, B, Co, Cr, Fe, Mg, Mn, Mo, Nb, Ni, P, Si, V 및 Zr 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 0 ? 0.5 질량％ 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 이루어지는 주괴를 열간 압연, 냉간 압연, 용체화 처리, 시효 처리, 가공도 8 ? 25 ％ 에서의 시효 후 냉간 압연의 순서로 실시하고,
상기 용체화 처리를 920 ? 1050 ℃ 에서 5 ? 50 초간 실시하고, 상기 시효 처리를 380 ? 480 ℃ 에서 3 ? 20 시간 실시하는 고강도 티탄 구리판의 제조 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 시효 후 냉간 압연 후에, 200 ? 700 ℃ 에서 0.5 ? 15 시간 또는 300 ? 600 ℃ 에서 10 ? 1000 초간의 변형 제거 어닐링을 실시하는 고강도 티탄 구리판의 제조 방법.